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纳米纤维因为尺寸小和易功能改性的特点,被广泛应用在能源存储、组织工程和空气过滤等领域。静电纺丝制备纳米纤维具有多样性,但是其低产量的缺点已不能满足对纳米纤维日益增长的需求。而离心纺丝虽纺丝效率高,但制备的纤维直径粗,多在微米级以上,纤维的性能欠佳。针对这两种纺丝方法,本文提出了一种负压吸附作用下的离心静电纺丝方法,采用多针头旋转喷丝器作为批量制备纳米纤维的供源,基于离心力和静电力的共同作用对纺丝射流进行牵伸,再通过负压吸附的接收装置改善纤维的收集。在此基础上,对喷丝器进行升级,制备了一种高效低阻的复合纳米纤维膜。主要研究内容如下:(1)基于离心纺丝技术和静电纺丝技术,设计了一种负压吸附作用下的离心静电纺丝装置,对装置的各个组成部分进行了改善,并对装置的纺丝效果进行了评价。结果显示,加工的离心静电纺丝装置在施加高压静电场后依然能长时间稳定的运行。以聚丙烯腈(PAN)作为试纺材料,制备的PAN纳米纤维匀整连续,相较没有施加负压的离心静电纺,其纤维直径更细,纤维产量更高(6.38 g/h)。此外,利用本装置还成功制备了不同纺丝溶剂的聚合物纳米纤维膜,证明本装置适合多种聚合物纺丝。(2)对离心静电纺丝装置在纺丝过程中的电场和流场进行数值模拟,结合高速摄影机对聚合物射流从针口挤出后的运动轨迹进行拍摄,研究纤维的成形过程。以PAN为模型聚合物,研究了不同纺丝条件对纳米纤维成形的影响。结果显示:a)静电场的加入,使得纺丝液在从喷丝口挤出时形成带电射流,在静电场的作用下劈裂形成细小液滴,伴随惯性力的作用牵伸细化向接收装置方向运动。b)接收装置中负压气流的引入,使得纺丝过程中,涡形气流现象明显减弱,在收集装置附近形成一股指向环形接收装置的旋转气流,使纤维快速沉积在接收板上,纤维不易飘散。c)采用单因素变量的实验方法对工艺参数的研究发现,当纺丝电压为30 kV时、纺丝喷头转速为3500 r/min,负压抽气量为20 L/min时,纳米纤维的直径最细为140.5 nm,纳米纤维产量可以达到7.96 g/h。(3)利用本文设计的装置,对纺丝喷头进行改进,制备PAN/PU&PS复合纳米纤维膜,对其过滤性能进行研究。结果显示:在纺丝液PAN/PU:PS=1:1的情况下,制备的PAN/PU&PS纳米纤维膜拥有蓬松结构,粗纤维PS为细纤维提供了良好的支撑作用。纤维膜克重为1.95 g/m2时,在32 L/min的空气流速下,过滤效率达到88.81%,滤阻仅为27.46 Pa,QF值达到0.07662 Pa-1。进一步在纺丝液中添加驻极粒子Si3N4,发现在Si3N4浓度为2%时,PAN/PU&PS-Si3N4纳米纤维膜的平均孔径为1.41μm,孔隙率最大86.42%。此时的纤维膜电荷储存能力最佳,在5天之后纤维膜的表面电荷的衰减仅为20%,复合纤维膜过滤效率达到98.05%,过滤阻力为34.55 Pa,QF值高达0.11209 Pa-1。在此基础上,探究PAN/PU&PS-Si3N4(2%)纤维膜实用性能。随着纤维膜基重不断增加,过滤效率和压降逐渐增大。随着空气流速的增加(22 L/min~102 L/min),复合纤维膜滤效逐渐降低。但其在92 L/min的风速下,依然能保持95%以上的过滤性能,过滤阻力在102 Pa,证明蓬松结构和驻极体效应能够有效提高过滤性能。